]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/pawns.cpp
Introduce SimpleHash class
[stockfish] / src / pawns.cpp
index 91f8ed752004cb7a48760f71fb0c4d0679617545..0846344223137f93a2372c737b6a553609e8c5a4 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
+  Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
@@ -38,96 +38,42 @@ namespace {
 
   /// Constants and variables
 
-  // Doubled pawn penalty by file, middle game
-  const Value DoubledPawnMidgamePenalty[8] = {
-    Value(13), Value(20), Value(23), Value(23),
-    Value(23), Value(23), Value(20), Value(13)
+  #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
+
+  // Doubled pawn penalty by opposed flag and file
+  const Score DoubledPawnPenalty[2][8] = {
+  { S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
+    S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43) },
+  { S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
+    S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43) }};
+
+  // Isolated pawn penalty by opposed flag and file
+  const Score IsolatedPawnPenalty[2][8] = {
+  { S(37, 45), S(54, 52), S(60, 52), S(60, 52),
+    S(60, 52), S(60, 52), S(54, 52), S(37, 45) },
+  { S(25, 30), S(36, 35), S(40, 35), S(40, 35),
+    S(40, 35), S(40, 35), S(36, 35), S(25, 30) }};
+
+  // Backward pawn penalty by opposed flag and file
+  const Score BackwardPawnPenalty[2][8] = {
+  { S(30, 42), S(43, 46), S(49, 46), S(49, 46),
+    S(49, 46), S(49, 46), S(43, 46), S(30, 42) },
+  { S(20, 28), S(29, 31), S(33, 31), S(33, 31),
+    S(33, 31), S(33, 31), S(29, 31), S(20, 28) }};
+
+  // Pawn chain membership bonus by file
+  const Score ChainBonus[8] = {
+    S(11,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(14,-1),
+    S(14,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(11,-1)
   };
 
-  // Doubled pawn penalty by file, endgame
-  const Value DoubledPawnEndgamePenalty[8] = {
-    Value(43), Value(48), Value(48), Value(48),
-    Value(48), Value(48), Value(48), Value(43)
+  // Candidate passed pawn bonus by rank
+  const Score CandidateBonus[8] = {
+    S( 0, 0), S( 6, 13), S(6,13), S(14,29),
+    S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0)
   };
 
-  // Isolated pawn penalty by file, middle game
-  const Value IsolatedPawnMidgamePenalty[8] = {
-    Value(25), Value(36), Value(40), Value(40),
-    Value(40), Value(40), Value(36), Value(25)
-  };
-
-  // Isolated pawn penalty by file, endgame
-  const Value IsolatedPawnEndgamePenalty[8] = {
-    Value(30), Value(35), Value(35), Value(35),
-    Value(35), Value(35), Value(35), Value(30)
-  };
-
-  // Backward pawn penalty by file, middle game
-  const Value BackwardPawnMidgamePenalty[8] = {
-    Value(20), Value(29), Value(33), Value(33),
-    Value(33), Value(33), Value(29), Value(20)
-  };
-
-  // Backward pawn penalty by file, endgame
-  const Value BackwardPawnEndgamePenalty[8] = {
-    Value(28), Value(31), Value(31), Value(31),
-    Value(31), Value(31), Value(31), Value(28)
-  };
-
-  // Pawn chain membership bonus by file, middle game
-  const Value ChainMidgameBonus[8] = {
-    Value(11), Value(13), Value(13), Value(14),
-    Value(14), Value(13), Value(13), Value(11)
-  };
-
-  // Pawn chain membership bonus by file, endgame
-  const Value ChainEndgameBonus[8] = {
-    Value(-1), Value(-1), Value(-1), Value(-1),
-    Value(-1), Value(-1), Value(-1), Value(-1)
-  };
-
-  // Candidate passed pawn bonus by rank, middle game
-  const Value CandidateMidgameBonus[8] = {
-    Value( 0), Value( 6), Value(6), Value(14),
-    Value(34), Value(83), Value(0), Value( 0)
-  };
-
-  // Candidate passed pawn bonus by rank, endgame
-  const Value CandidateEndgameBonus[8] = {
-    Value( 0), Value( 13), Value(13), Value(29),
-    Value(68), Value(166), Value( 0), Value( 0)
-  };
-
-  // Pawn storm tables for positions with opposite castling
-  const int QStormTable[64] = {
-    0,  0,  0,  0, 0, 0, 0, 0,
-  -22,-22,-22,-14,-6, 0, 0, 0,
-   -6,-10,-10,-10,-6, 0, 0, 0,
-    4, 12, 16, 12, 4, 0, 0, 0,
-   16, 23, 23, 16, 0, 0, 0, 0,
-   23, 31, 31, 23, 0, 0, 0, 0,
-   23, 31, 31, 23, 0, 0, 0, 0,
-    0,  0,  0,  0, 0, 0, 0, 0
-  };
-
-  const int KStormTable[64] = {
-    0, 0, 0,  0,  0,  0,  0,  0,
-    0, 0, 0,-10,-19,-28,-33,-33,
-    0, 0, 0,-10,-15,-19,-24,-24,
-    0, 0, 0,  0,  1,  1,  1,  1,
-    0, 0, 0,  0,  1, 10, 19, 19,
-    0, 0, 0,  0,  1, 19, 31, 27,
-    0, 0, 0,  0,  0, 22, 31, 22,
-    0, 0, 0,  0,  0,  0,  0,  0
-  };
-
-  // Pawn storm open file bonuses by file
-  const int16_t KStormOpenFileBonus[8] = { 31, 31, 18, 0, 0, 0, 0, 0 };
-  const int16_t QStormOpenFileBonus[8] = { 0, 0, 0, 0, 0, 26, 42, 26 };
-
-  // Pawn storm lever bonuses by file
-  const int StormLeverBonus[8] = { -8, -8, -13, 0, 0, -13, -8, -8 };
-
+  #undef S
 }
 
 
@@ -135,50 +81,18 @@ namespace {
 //// Functions
 ////
 
-/// Constructor
-
-PawnInfoTable::PawnInfoTable(unsigned numOfEntries) {
-
-  size = numOfEntries;
-  entries = new PawnInfo[size];
-  if (!entries)
-  {
-      std::cerr << "Failed to allocate " << (numOfEntries * sizeof(PawnInfo))
-                << " bytes for pawn hash table." << std::endl;
-      Application::exit_with_failure();
-  }
-}
-
-
-/// Destructor
-
-PawnInfoTable::~PawnInfoTable() {
-  delete [] entries;
-}
-
-
-/// PawnInfo::clear() resets to zero the PawnInfo entry. Note that
-/// kingSquares[] is initialized to SQ_NONE instead.
-
-void PawnInfo::clear() {
-
-  memset(this, 0, sizeof(PawnInfo));
-  kingSquares[WHITE] = kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
-}
-
 
 /// PawnInfoTable::get_pawn_info() takes a position object as input, computes
-/// a PawnInfo object, and returns a pointer to it.  The result is also
-/// stored in a hash table, so we don't have to recompute everything when
-/// the same pawn structure occurs again.
+/// a PawnInfo object, and returns a pointer to it. The result is also stored
+/// in a hash table, so we don't have to recompute everything when the same
+/// pawn structure occurs again.
 
-PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) {
+PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.is_ok());
 
   Key key = pos.get_pawn_key();
-  int index = int(key & (size - 1));
-  PawnInfo* pi = entries + index;
+  PawnInfo* pi = find(key);
 
   // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
   // have analysed this pawn structure before, and we can simply return
@@ -187,21 +101,20 @@ PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) {
       return pi;
 
   // Clear the PawnInfo object, and set the key
-  pi->clear();
+  memset(pi, 0, sizeof(PawnInfo));
+  pi->halfOpenFiles[WHITE] = pi->halfOpenFiles[BLACK] = 0xFF;
+  pi->kingSquares[WHITE] = pi->kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
   pi->key = key;
 
   // Calculate pawn attacks
-  Bitboard whitePawns = pos.pieces(PAWN, WHITE);
-  Bitboard blackPawns = pos.pieces(PAWN, BLACK);
-  pi->pawnAttacks[WHITE] = ((whitePawns << 9) & ~FileABB) | ((whitePawns << 7) & ~FileHBB);
-  pi->pawnAttacks[BLACK] = ((blackPawns >> 7) & ~FileABB) | ((blackPawns >> 9) & ~FileHBB);
+  Bitboard wPawns = pos.pieces(PAWN, WHITE);
+  Bitboard bPawns = pos.pieces(PAWN, BLACK);
+  pi->pawnAttacks[WHITE] = ((wPawns << 9) & ~FileABB) | ((wPawns << 7) & ~FileHBB);
+  pi->pawnAttacks[BLACK] = ((bPawns >> 7) & ~FileABB) | ((bPawns >> 9) & ~FileHBB);
 
   // Evaluate pawns for both colors
-  Values whiteValues = evaluate_pawns<WHITE>(pos, whitePawns, blackPawns, pi);
-  Values blackValues = evaluate_pawns<BLACK>(pos, blackPawns, whitePawns, pi);
-
-  pi->mgValue = int16_t(whiteValues.first - blackValues.first);
-  pi->egValue = int16_t(whiteValues.second - blackValues.second);
+  pi->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, wPawns, bPawns, pi)
+             - evaluate_pawns<BLACK>(pos, bPawns, wPawns, pi);
   return pi;
 }
 
@@ -209,126 +122,56 @@ PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) {
 /// PawnInfoTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
 
 template<Color Us>
-PawnInfoTable::Values PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
-                                                    Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) {
+Score PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
+                                    Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) const {
+  Bitboard b;
   Square s;
   File f;
   Rank r;
-  bool passed, isolated, doubled, chain, backward, candidate;
-  int bonus;
-  Value mgValue = Value(0);
-  Value egValue = Value(0);
-  Bitboard pawns = ourPawns;
-
-  // Initialize pawn storm scores by giving bonuses for open files
-  for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
-      if (!(ourPawns & file_bb(f)))
-      {
-          pi->ksStormValue[Us] += KStormOpenFileBonus[f];
-          pi->qsStormValue[Us] += QStormOpenFileBonus[f];
-          pi->halfOpenFiles[Us] |= (1 << f);
-      }
+  bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
+  Score value = SCORE_ZERO;
+  const BitCountType Max15 = CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
+  const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, PAWN);
 
   // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
-  while (pawns)
+  while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
   {
-      s = pop_1st_bit(&pawns);
+      assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(Us, PAWN));
+
       f = square_file(s);
       r = square_rank(s);
 
-      assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(Us, PAWN));
+      // This file cannot be half open
+      pi->halfOpenFiles[Us] &= ~(1 << f);
 
-      // Passed, isolated or doubled pawn?
-      passed   = Position::pawn_is_passed(theirPawns, Us, s);
-      isolated = Position::pawn_is_isolated(ourPawns, s);
-      doubled  = Position::pawn_is_doubled(ourPawns, Us, s);
+      // Our rank plus previous one. Used for chain detection.
+      b = rank_bb(r) | rank_bb(Us == WHITE ? r - Rank(1) : r + Rank(1));
 
-      // We calculate kingside and queenside pawn storm
-      // scores for both colors. These are used when evaluating
-      // middle game positions with opposite side castling.
-      //
-      // Each pawn is given a base score given by a piece square table
-      // (KStormTable[] or QStormTable[]). Pawns which seem to have good
-      // chances of creating an open file by exchanging itself against an
-      // enemy pawn on an adjacent file gets an additional bonus.
-
-      // Kingside pawn storms
-      bonus = KStormTable[relative_square(Us, s)];
-      if (f >= FILE_F)
-      {
-          Bitboard b = outpost_mask(Us, s) & theirPawns & (FileFBB | FileGBB | FileHBB);
-          while (b)
-          {
-              Square s2 = pop_1st_bit(&b);
-              if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
-              {
-                  // The enemy pawn has no pawn beside itself, which makes it
-                  // particularly vulnerable. Big bonus, especially against a
-                  // weakness on the rook file.
-                  if (square_file(s2) == FILE_H)
-                      bonus += 4*StormLeverBonus[f] - 8*square_distance(s, s2);
-                  else
-                      bonus += 2*StormLeverBonus[f] - 4*square_distance(s, s2);
-              } else
-                  // There is at least one enemy pawn beside the enemy pawn we look
-                  // at, which means that the pawn has somewhat better chances of
-                  // defending itself by advancing. Smaller bonus.
-                  bonus += StormLeverBonus[f] - 2*square_distance(s, s2);
-          }
-      }
-      pi->ksStormValue[Us] += bonus;
-
-      // Queenside pawn storms
-      bonus = QStormTable[relative_square(Us, s)];
-      if (f <= FILE_C)
-      {
-          Bitboard b = outpost_mask(Us, s) & theirPawns & (FileABB | FileBBB | FileCBB);
-          while (b)
-          {
-              Square s2 = pop_1st_bit(&b);
-              if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
-              {
-                  // The enemy pawn has no pawn beside itself, which makes it
-                  // particularly vulnerable. Big bonus, especially against a
-                  // weakness on the rook file.
-                  if (square_file(s2) == FILE_A)
-                      bonus += 4*StormLeverBonus[f] - 16*square_distance(s, s2);
-                  else
-                      bonus += 2*StormLeverBonus[f] - 8*square_distance(s, s2);
-              } else
-                  // There is at least one enemy pawn beside the enemy pawn we look
-                  // at, which means that the pawn has somewhat better chances of
-                  // defending itself by advancing. Smaller bonus.
-                  bonus += StormLeverBonus[f] - 4*square_distance(s, s2);
-          }
-      }
-      pi->qsStormValue[Us] += bonus;
-
-      // Member of a pawn chain (but not the backward one)? We could speed up
-      // the test a little by introducing an array of masks indexed by color
-      // and square for doing the test, but because everything is hashed,
-      // it probably won't make any noticable difference.
-      chain =  ourPawns
-             & neighboring_files_bb(f)
-             & (rank_bb(r) | rank_bb(r - (Us == WHITE ? 1 : -1)));
+      // Passed, isolated, doubled or member of a pawn
+      // chain (but not the backward one) ?
+      passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
+      doubled  =   ourPawns   & squares_in_front_of(Us, s);
+      opposed  =   theirPawns & squares_in_front_of(Us, s);
+      isolated = !(ourPawns   & neighboring_files_bb(f));
+      chain    =   ourPawns   & neighboring_files_bb(f) & b;
 
       // Test for backward pawn
       //
+      backward = false;
+
       // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain
       // it cannot be backward. If can capture an enemy pawn or if
       // there are friendly pawns behind on neighboring files it cannot
       // be backward either.
-      if (   (passed | isolated | chain)
-          || (ourPawns & behind_bb(Us, r) & neighboring_files_bb(f))
-          || (pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
-          backward = false;
-      else
+      if (   !(passed | isolated | chain)
+          && !(ourPawns & attack_span_mask(opposite_color(Us), s))
+          && !(pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
       {
           // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
           // pawn on neighboring files. We now check whether the pawn is
           // backward by looking in the forward direction on the neighboring
           // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
-          Bitboard b = pos.attacks_from<PAWN>(s, Us);
+          b = pos.attacks_from<PAWN>(s, Us);
 
           // Note that we are sure to find something because pawn is not passed
           // nor isolated, so loop is potentially infinite, but it isn't.
@@ -340,77 +183,34 @@ PawnInfoTable::Values PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboar
           backward = (b | (Us == WHITE ? b << 8 : b >> 8)) & theirPawns;
       }
 
+      assert(passed | opposed | (attack_span_mask(Us, s) & theirPawns));
+
       // Test for candidate passed pawn
-      candidate =   !passed
-                 && !(theirPawns & file_bb(f))
-                 && (  count_1s_max_15(neighboring_files_bb(f) & (behind_bb(Us, r) | rank_bb(r)) & ourPawns)
-                     - count_1s_max_15(neighboring_files_bb(f) & in_front_bb(Us, r)              & theirPawns)
-                     >= 0);
-
-      // In order to prevent doubled passed pawns from receiving a too big
-      // bonus, only the frontmost passed pawn on each file is considered as
-      // a true passed pawn.
-      if (passed && (ourPawns & squares_in_front_of(Us, s)))
-          passed = false;
+      candidate =   !(opposed | passed)
+                 && (b = attack_span_mask(opposite_color(Us), s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != EmptyBoardBB
+                 &&  count_1s<Max15>(b) >= count_1s<Max15>(attack_span_mask(Us, s) & theirPawns);
 
-      // Score this pawn
-      if (passed)
-          set_bit(&(pi->passedPawns), s);
+      // Mark the pawn as passed. Pawn will be properly scored in evaluation
+      // because we need full attack info to evaluate passed pawns. Only the
+      // frontmost passed pawn on each file is considered a true passed pawn.
+      if (passed && !doubled)
+          set_bit(&(pi->passedPawns[Us]), s);
 
+      // Score this pawn
       if (isolated)
-      {
-          mgValue -= IsolatedPawnMidgamePenalty[f];
-          egValue -= IsolatedPawnEndgamePenalty[f];
-          if (!(theirPawns & file_bb(f)))
-          {
-              mgValue -= IsolatedPawnMidgamePenalty[f] / 2;
-              egValue -= IsolatedPawnEndgamePenalty[f] / 2;
-          }
-      }
-      if (doubled)
-      {
-          mgValue -= DoubledPawnMidgamePenalty[f];
-          egValue -= DoubledPawnEndgamePenalty[f];
-      }
-      if (backward)
-      {
-          mgValue -= BackwardPawnMidgamePenalty[f];
-          egValue -= BackwardPawnEndgamePenalty[f];
-          if (!(theirPawns & file_bb(f)))
-          {
-              mgValue -= BackwardPawnMidgamePenalty[f] / 2;
-              egValue -= BackwardPawnEndgamePenalty[f] / 2;
-          }
-      }
-      if (chain)
-      {
-          mgValue += ChainMidgameBonus[f];
-          egValue += ChainEndgameBonus[f];
-      }
-      if (candidate)
-      {
-          mgValue += CandidateMidgameBonus[relative_rank(Us, s)];
-          egValue += CandidateEndgameBonus[relative_rank(Us, s)];
-      }
-  } // while (pawns)
+          value -= IsolatedPawnPenalty[opposed][f];
 
-  return Values(mgValue, egValue);
-}
+      if (doubled)
+          value -= DoubledPawnPenalty[opposed][f];
 
+      if (backward)
+          value -= BackwardPawnPenalty[opposed][f];
 
-/// PawnInfo::updateShelter calculates and caches king shelter. It is called
-/// only when king square changes, about 20% of total get_king_shelter() calls.
-int PawnInfo::updateShelter(const Position& pos, Color c, Square ksq) {
+      if (chain)
+          value += ChainBonus[f];
 
-  unsigned shelter = 0;
-  Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, c) & this_and_neighboring_files_bb(ksq);
-  unsigned r = ksq & (7 << 3);
-  for (int i = 1, k = (c ? -8 : 8); i < 4; i++)
-  {
-      r += k;
-      shelter += BitCount8Bit[(pawns >> r) & 0xFF] * (128 >> i);
+      if (candidate)
+          value += CandidateBonus[relative_rank(Us, s)];
   }
-  kingSquares[c] = ksq;
-  kingShelters[c] = shelter;
-  return shelter;
+  return value;
 }